УНИВЕРСАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОБЩЕСАМОЛЕТНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ Российский патент 2005 года по МПК B64C13/00 

Изобретение относится к авиационной технике и предназначено для использования при реализации управления летательными аппаратами. Система управления общесамолетным оборудованием является составной частью интегрированного комплекса бортового оборудования (ИКБО) и предназначена для выполнения задач преобразования и транспортирования к потребителям информации о параметрах систем самолетного оборудования, управления общесамолетным оборудованием и их исполнительными устройствами, контроля систем, выдачи информации для подготовки отображения их состояния, выдачи сигнальных сообщений о состоянии систем и их режимах работы.

В настоящее время существует необходимость проводить управление, контроль и диагностику состояния общесамолетного оборудования при наземной отработке и в полете с высокой степенью полноты, достоверности и надежности.

Известна система управления общесамолетным оборудованием, содержащая связанные с мультиплексным каналом информационного обмена два блока преобразований и вычислений, предназначенные для сбора параметрической информации от самолетных систем, их логической обработки и формирования команд управления общесамолетным оборудованием, использующаяся в комплексе бортового радиоэлектронного оборудования легкого многоцелевого самолета (патент RU 2215668, опубликованный 10.11.2003). Как и в других существующих летательных аппаратах здесь не обеспечивается комплексное управление общесамолетным оборудованием во всех возможных режимах.

Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, - это обеспечение комплексного управления общесамолетным оборудованием в различных режимах, а также улучшение контролепригодности при уменьшении номенклатуры элементов бортового оборудования, потребляемой энергии и стоимости эксплуатации, что обеспечит уменьшение времени предполетной подготовки и повышение эффективности подготовки и выполнения полетов.

Технический результат достигается тем, что система управления общесамолетным оборудованием, содержащая связанные с мультиплексным каналом информационного обмена два блока преобразований и вычислений, предназначенные для сбора параметрической информации от самолетных систем, их логической обработки и формирования команд управления общесамолетным оборудованием, снабжена блоком управления и контроля, состоящим из функционально независимых модулей передачи силовых команд исполнительным устройствам общесамолетного оборудования и модулей управления светосигнализаторами, каждый из которых содержит приемопередатчик и источник питания, а каждый из блоков преобразований и вычислений включает в себя следующие связанные с датчиками систем общесамолетного оборудования функционально независимые модули: модули приема аналоговых сигналов, модули приема дискретных сигналов, модуль процессора и ввода/вывода, а также источник питания, причем модули приема аналоговых сигналов и модули приема дискретных сигналов подключены к модулю процессора и ввода/вывода, который предназначен для обработки информации, полученной от модулей приема аналоговых сигналов и модулей приема дискретных сигналов, формирования команд управления и передачи их по двунаправленному каналу обмена информацией, при этом каждый из упомянутых модулей блока управления и контроля связан с модулем процессора и ввода/вывода одного и другого блоков преобразований и вычислений, подключенным к мультиплексному каналу информационного обмена.

Система сопряжена по мультиплексному каналу информационного обмена с комплексом бортовых цифровых вычислительных машин, электронной системой управления левым и правым двигателем, системой регистрации и контроля и комплексной системой управления, а с системой управления и контроля топлива, аппаратурой речевых сообщений, комплексной системой электронной индикации и вспомогательной силовой установкой - по кодовым линиям связи.

Каждый из модулей приема аналоговых сигналов и модулей приема дискретных сигналов выполнен на основе сигнального микропроцессора.

Один из блоков преобразований и вычислений является резервным.

Система связана радиальными связями с находящимися в кабине многофункциональными индикаторами и пультами управления общесамолетным оборудованием.

Модули приема аналоговых сигналов и модули приема дискретных сигналов выполнены с возможностью передачи сигналов модулю процессора и ввода/вывода по каналу RS-422.

Для передачи команд управления от модуля процессора и ввода/вывода использован протокол RS-485.

Приемопередатчики модулей блока управления и контроля выполнены с возможностью использования протокола RS-485.

Все модули указанных блоков содержат встроенные средства контроля работоспособности.

Система выполнена с возможностью работы в режиме ручного и автоматического управления, при этом режим ручного управления осуществляется путем получения команды на выполнение циклограммы управления исполнительным механизмом самолетной системы от органов управления, находящихся в кабине, а в режиме автоматического управления признаки активации циклограмм управления общесамолетным оборудованием формируются на основе информации, принимаемой от самолетных систем.

На фиг.1 представлена структурная схема системы управления общесамолетным оборудованием (СУ ОСО), на фиг.2 - модульная структура СУ ОСО.

Универсальная система управления общесамолетным оборудованием (СУ ОСО) 40 включает (фиг.1.): пульт управления (ПУ ОСО) - 1, табло светосигнальное с кнопками-лампами типа ПКН (ТС ПКН) - 2, центральный светосигнальный огонь (ЦСО) - 3, мультиплексный канал информационного обмена 4, блок преобразований и вычислений (БПВ) - 5, блок управления и контроля (БУК) - 6, системы общесамолетного оборудования (ОСО) - 7, систему кондиционирования воздуха (СКВ) - 8, комплексную систему управления (КСУ) - 9, многофункциональные индикаторы (МФЦИ) - 10, междусамолетное переговорное устройство (МСПУ) - 11, пневмогидросистему (ПГС) - 12, систему торможения колес (СТК) - 13, систему пожарной защиты (СПЗ) - 14, систему воздушной защиты стекла козырька фонаря (СВЗС) - 15, комплекс средств аварийного покидания (КСАП) - 16, систему запуска, управления и контроля силовой установки (ЭСУ) - 17, систему электроснабжения (СЭС) - 19, систему управления и контроля топлива (СУИТ) - 20, систему запуска и управления вспомогательной силовой установкой (ВСУ) - 21, кислородную систему (КС) - 22, систему управления шасси (СШ) - 23, радиовысотомер - 24, радиокомпас (АРК) - 25, систему сигнализации замков фонаря (ССЗФ) - 26, систему внешнего светотехнического оборудования (ВСТО) - 27, топливную систему (ТС) - 28, систему управления створками воздухозаборников (УСВЗ) - 29, систему централизованной маслозаправки (СЗМ) - 30, аппаратуру наведения и посадки - 31, дальномер - 32, БЦВМ - 33.

Блоки БПВ 5 осуществляют сбор параметрической информации от самолетных систем, БРЭО и их логическую обработку по алгоритмам управления и контроля, формируют команды управления ОСО 7 и передают для исполнения в блок БУК 6.

БПВ (фиг.2) состоит из универсальных функционально независимых модулей приема аналоговых сигналов (МПА) 34, приема дискретных сигналов (МПД) 35, модуля процессора и ввода вывода (МПР) 36, источника питания (МП) 37. МПА 34 осуществляет прием и измерение аналогового сигнала, вычисляет значение физической величины параметра в соответствии с тарировочной характеристикой датчиков самолетных систем, предает в МПР 36 по каналу RS-422. МПД 35 принимает дискретные сигналы и передает в МПР 36 по каналу RS-422. Модули МПА 34 и МПД 35 разработаны на основе сигнального микропроцессора с целью смещения задачи обработки сигналов с аппаратной на программную составляющую изделия. МПР 36 обрабатывает полученную информацию от модулей МПА 34 и МПД 35 в соответствии с алгоритмами контроля и управления самолетным оборудованием, формирует команды управления и предает по двунаправленному каналу обмена информацией (допускающего мультиплексирование) RS-485. Решает задачу обеспечения системы индикации и сопрягаемого оборудования информацией о состоянии самолетных систем. С целью повышения помехозащищенности информационного обмена блоков БПВ 5 и БУК 6 каждая информационная посылка БПВ 5 содержит циклическую контрольную сумму. Модули блока БПВ 5 содержат средства встроенного контроля, обеспечивающие контроль собственной работоспособности блока с глубиной 0,95. Интегральный сигнал исправности блока формируется по результатам контроля модулей блока.

Система управления общесамолетным оборудованием сопряжена по мультиплексному каналу (4) с комплексом бортовых цифровых вычислительных машин (33), электронной системой управления левым и правым двигателем (17), системой регистрации и контроля, комплексной системой управления (9), а по кодовым линиям связи (КЛС) с системой управления и контроля топлива (20), аппаратурой речевых сообщений (11), комплексной системой электронной индикации (10) и вспомогательной силовой установкой (21).

СУ ОСО 40 имеет два контура управления, конструктивно оформленных в основной и резервный блоки БПВ (5), работающие в «горячем резерве», подключенные к исполнительным устройствам через БУК (6).

Каждый канал системы обеспечивает работу МКИО 4 основной и резервной линиями связи в форматах:

«контроллер - оконечное устройство»;

«оконечное устройство - контроллер»;

«оконечное устройство - оконечное устройство».

БУК 6 по сигналам исправности БПВ №1 5 и БПВ №2 5 определяет работоспособный источник информации (БПВ №1 или БПВ №2) и формирует только достоверные команды управления ОСО, при этом выполняет «эхоконтроль» выданных сигналов управления. По запросам блоков БПВ 5 передает результаты исполнения командных посылок и сигналы «Исправности» модулей блока БУК 6. Блок БУК 6 состоит из 4 модулей силовых команд (МКС) 38 и 2 модулей управления светосигнализаторами (МУС) 39. МСК 38 и МУС 39 содержат в своем составе приемопередатчик RS-485 и встроенные источники питания, что позволяет эксплуатировать модули независимо друг от друга. Отказ любого модуля блока БУК 6 не влияет на остальные. Аналогично модулям блока БПВ 5 модули БУК 6 осуществляют контроль собственной работоспособности по средства встроенного контроля. В случае отказа двух блоков БПВ 5 или перерыве питания БУК 6 сохранит последнею конфигурацию.

СУ ОСО состоит из двух блоков преобразований и вычислений (БПВ) типоразмером ЗК по ГОСТ 26765.16-87 и блока управления и коммутации (БУК) типоразмером ЗК по ГОСТ 26765.16-87 с дробной кратностью резервирования выполняемых задач. Блоки системы управления разработаны на основе использования мультипроцессорных средств, обеспечивающих высокую производительность и функциональное деление решаемых задач (цифровая обработка сигналов, выполнение алгоритмов контроля параметрической информации, выполнение алгоритмов реконфигурации системы управления с целью минимизации последствий отказа, формирование команд управления, оценка собственной работоспособности без применения наземной контрольно-проверочной аппаратуры). Каждый блок СУ ОСО состоит из универсальных функционально независимых модулей.

СУ ОСО 40 выполняет следующие функции:

- прием аналоговой и дискретной информации от сопрягаемых систем объекта;

обмен информацией по кодовым линиям с сопрягаемым оборудованием по ГОСТ 18977-79 и РТМ 14950-75;

- обмен информацией по мультиплексному каналу информационного обмена (основному и резервному) по ГОСТ Р 52070-2003;

- логическую обработку информации;

- формирование и выдачу сигнальной информации на светосигнальные табло ТС 2, центральный светосигнальный огонь ЦСО 3 и светосигнальные поля кнопок-ламп аварийной информации;

- регулирование яркости ЦСО 3, ТС 2 и сигнальных полей кнопок-ламп в первой и второй кабинах раздельное;

- проведение централизованного контроля работоспособности ЦСО 3, ТС 2 и сигнальных полей кнопок-ламп в первой и второй кабинах раздельное;

- управление общесамолетным оборудованием и их исполнительными устройствами в ручном и автоматическом режимах;

- полетный контроль технического состояния общесамолетных систем ОСО и бортового радиоэлектронного оборудования;

- организацию наземного контроля систем и оборудования при техническом обслуживании и подготовке к полету;

- сбор, преобразование и транспортирование в БЦВМ 33 информации о параметрах объекта и состоянии его систем по каналу информационного обмена МКИО 4 (основному и резервному) с параметрами, соответствующими требованиям ГОСТ Р 52070-2003;

- формирование и выдачу в аппаратуру речевых сообщений кодов речевых сообщений по кодовой линии с параметрами, соответствующими требованиям ГОСТ 18977-79 и РТМ 1495-75;

- формирование и выдачу информации в систему регистрации и контроля об отказах и режимах работы объекта (систему объективного контроля) по каналу информационного обмена МКИО 4 (основному и резервному);

- управление режимами работы системы регистрации и контроля (системы объективного контроля) по каналу информационного обмена МКИО 4;

- проведения контроля собственной работоспособности в полете, на земле с глубиной контроля 0,95 достаточной для эксплуатации системы без применения наземной контрольно-проверочной аппаратуры и выдачу сигнала исправности в сопрягаемое оборудование;

- вычисление и сохранение в памяти блоков системы собственной наработки и ресурса для организации эксплуатации системы по состоянию;

- загрузку, хранение и функционирование специального программного обеспечения.

- сохранение состояния (конфигурации) системы управления, исполнительных устройств при перерывах питания;

- прекращение выполнения процедур запуска или их возврат в исходное состояние и выдача информации пилоту.

Система обеспечивает:

прием и преобразование в цифровую форму 110 аналоговых и 330 дискретных сигналов от сопрягаемых систем и датчиков общесамолетного оборудования

выдачу 92 команд управления на исполнительные механизмы и пускатели, а также 48 сигналов управления светосигнализаторами;

прием информации по 16 кодовым линиям связи с параметрами, соответствующими требованиям ГОСТ 18977-79 и РТМ 1495-75 со скоростью передачи информации 50 кбит/с+1%;

передачу информации по 8 кодовым линиям связи с параметрами, соответствующими требованиям ГОСТ 18977-79 и РТМ 1495-75 со скоростью передачи информации 50 кбит/с+1%;

прием и передачу информации каналу информационного обмена МКИО 4 (основному и резервному).

Система обеспечивает выполнение функций управления общесамолетным оборудованием в режиме ручного и автоматического управления (если это предусмотрено органами управления и элементами каждой системы отдельно). Режим ручного управления осуществляется путем получения команды на выполнение циклограммы управления исполнительным механизмом самолетной системы от органов управления, находящихся в кабине. В режиме автоматического управления признаки активации циклограмм управления ОСО 7 формируются на основе информации, принимаемой системой от самолетных систем. Ручное управление имеет более высокий приоритет, чем автоматическое управление.

Контроль самолетного оборудования системой СУ ОСО 40 осуществляется методом сопоставления сформированных команд управления с информацией полученных систем вследствие ее выполнения и с помощью команд «запроса», инициирующих запуск встроенного самоконтроля комплексов БРЭО. Информацию о результатах контроля СУ ОСО 40 передает в систему регистрации (объективного контроля) и БЦВМ 33. СУ ОСО 40 обеспечивает выдачу в систему регистрации и контроля (систему объективного контроля) по каналу информационного обмена МКИО 4 значений текущих параметров, кодов событий и кодов отказавших блоков систем, выявленных на всех этапах работы объекта.

Система при отказе БЦВМ 33 обеспечивает функционирование по МКИО 4 в качестве контроллера, а при отказе МКИО 4 СУ ОСО 40 соединяется с многофункциональными индикаторами (МФЦИ) 10 и пультами ПУ ОСО 1 радиальными связями.

Электропитание системы осуществляется от системы электроснабжения (СЭС) 19, обеспечивающей два вторичных канала (борта) постоянного тока с номинальным напряжением 27В, качества электроэнергии в соответствии с ГОСТ 19705-89 для систем с выпрямительными устройствами.

При этом переменный ток (115В/ 400 Гц) может поступать как от основных генераторов, так и от генератора вспомогательной силовой установки (ВСУ) 21, а при отказе СЭС 19 переменного тока СУ ОСО 40 запитывается от аккумуляторной батареи.

Блоки преобразований и вычислений БПВ 5 подключаются к двум каналам СЭС 19 и нормально работают при параметрах качества электроэнергии по одному каналу - для нормального и аварийного режимов (в установившихся и переходных режимах), при этом второй канал электропитания может быть запитан электроэнергией с параметрами качества для аварийного режима.

При одновременном перерыве в электропитании по двум каналам система не выходит из строя и не выдает ложных сигналов и команд (кроме их снятия), при восстановлении качества электроэнергии хотя бы в одном канале электропитания СЭС 19 до нормального или аварийного значения работоспособность системы за 1 с автоматически восстанавливается без вмешательства экипажа.

Предлагаемая цифровая универсальная система контроля и управления общесамолетным оборудованием имеет универсальную архитектуру и позволяет модифицировать в любых летательных аппаратах с дальнейшим наращиванием функций контроля и прогнозирования.

Изобретение относится к авиационной технике и предназначено для использования при реализации управления летательными аппаратами. Система содержит два блока преобразований и вычислений и блок управления и контроля. Каждый из блоков преобразований и вычислений включает в себя связанные с датчиками систем общесамолетного оборудования функционально независимые модули приема аналоговых сигналов, модули приема дискретных сигналов, модуль процессора и ввода/вывода. Блок управления и контроля состоит из функционально независимых модулей передачи силовых команд исполнительным устройствам общесамолетного оборудования и модулей управления светосигнализаторами. Система связана с мультиплексным каналом информационного обмена и с кодовыми линиями связи. Один из блоков преобразований и вычислений является резервным. Система выполнена с возможностью работы в режиме ручного и автоматического управления. Изобретение обеспечивает улучшение контролепригодности при уменьшении номенклатуры элементов бортового оборудования, потребляемой энергии и стоимости эксплуатации. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система управления общесамолетным оборудованием, содержащая связанные с мультиплексным каналом информационного обмена два блока преобразований и вычислений, предназначенные для сбора параметрической информации от самолетных систем, их логической обработки и формирования команд управления общесамолетным оборудованием, отличающаяся тем, что снабжена блоком управления и контроля, состоящим из функционально независимых модулей передачи силовых команд исполнительным устройствам общесамолетного оборудования и модулей управления светосигнализаторами, каждый из которых содержит приемопередатчик и источник питания, а каждый из блоков преобразований и вычислений включает в себя связанные с датчиками систем общесамолетного оборудования функционально независимые модули приема аналоговых сигналов, модули приема дискретных сигналов, модуль процессора и ввода/вывода, а также источник питания, причем модули приема аналоговых сигналов и модули приема дискретных сигналов подключены к модулю процессора и ввода/вывода, который предназначен для обработки информации, полученной от модулей приема аналоговых сигналов и модулей приема дискретных сигналов, формирования команд управления и передачи их по двунаправленному каналу обмена информацией, при этом каждый из упомянутых модулей блока управления и контроля связан с модулем процессора и ввода/вывода одного и другого блоков преобразований и вычислений, подключенным к мультиплексному каналу информационного обмена.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что сопряжена по мультиплексному каналу информационного обмена с комплексом бортовых цифровых вычислительных машин, электронной системой управления левым и правым двигателями, системой регистрации и контроля и комплексной системой управления, а по кодовым линиям связи - с системой управления и контроля топлива, аппаратурой речевых сообщений, комплексной системой электронной индикации и вспомогательной силовой установкой.3. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый из модулей приема аналоговых сигналов и модулей приема дискретных сигналов выполнен на основе сигнального микропроцессора.4. Система по п.1, отличающаяся тем, что один из блоков преобразований и вычислений является резервным.5. Система по п.1, отличающаяся тем, что связана радиальными связями с находящимися в кабине многофункциональными индикаторами и пультами управления общесамолетным оборудованием.6. Система по п.1, отличающаяся тем, что модули приема аналоговых сигналов и модули приема дискретных сигналов выполнены с возможностью передачи сигналов модулю процессора и ввода/вывода по каналу RS-422.7. Система по п.1, отличающаяся тем, что для передачи команд управления от модуля процессора и ввода/вывода использован протокол RS-485.8. Система по п.1, отличающаяся тем, что приемопередатчики модулей блока управления и контроля выполнены с возможностью использования протокола RS-485.9. Система по п.1, отличающаяся тем, что все модули указанных блоков содержат встроенные средства контроля работоспособности.10. Система по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью работы в режиме ручного и автоматического управления, при этом режим ручного управления осуществляется путем получения команды на выполнение циклограммы управления исполнительным механизмом самолетной системы от органов управления, находящихся в кабине, а в режиме автоматического управления признаки активации циклограмм управления общесамолетным оборудованием формируются на основе информации, принимаемой от самолетных систем.